黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落优势种对显著影响因子的响应

根据在黄土高原丘陵沟壑区具有代表性的安塞县退耕地植被样方的调查资料,利用TWINSPAN对退耕地植物群落的类型及其优势种进行了确定,即退耕地植物群落主要有猪毛蒿(Artemisia scoparia)为优势种的群落、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)和长芒草(Stipa bungeana)为优势种的群落、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)为优势种的群落和白羊草(Bothriochloa ischaemum)为优势种的群落。典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis)得出:显著影响黄土高原丘陵沟壑区退耕地物种变化的主要因子为退耕年限、全磷、速效磷和土壤水分。结合物种生活型特征,认为白羊草和达乌里胡枝子在黄土高原丘陵沟壑区具有较强的适应性,可作为退耕地的适宜引种物种,以调控和加速植物群落演替,控制土壤侵蚀。

芨芨草在黄土边坡治理中的应用效果

针对黄土高原铁路、公路、大坝及农田地埂边坡长期裸露的水土流失与生态环境问题,选择禾本科植物-芨芨草,进行了为期10年的引种、栽培、生理生态特性与水保等方面的综合开发利用研究。结果表明,芨芨草具有耐旱、耐盐碱、耐瘠薄、抗风沙和极强的固土护坡作用,采用的包衣穴播、分根栽植、基茎扦插3大栽培技术,使芨芨草植株在长期干旱裸露的边坡能快速形成密集的地上部分和发达的根系,固结土壤,防止地表径流冲刷土壤,保护了铁路、公路、大坝及农田地埂边坡的生态安全,为我国西部同类型区的边坡治理,提供了抗逆性较强的优良禾本科植物与配套的栽培技术体系。

CLIGEN降水要素在黄土塬区的适应性评估

CLIGEN是目前较全面产生降水要素(降水量、历时、达到最大降水强度的时间与降水总历时的比率、最大降水强度与平均降水强度的比率)的天气发生器,其生成降水要素的质量直接影响水文和农业响应模型的输出结果。利用黄土高原长武1957—2001年的日气象观测数据、王东沟流域1988—2001年的降水要素数据和CLIGEN生成的100年日气象数据,对CLIGEN模型产生日、月、年降水量的均值和方差、概率分布、降水极端值和降水历时、强度进行评估。结果表明:CLIGEN对日、月和年降水量均值的模拟效果较好,相对误差都不大于1.0%;对标准差的模拟结果偏低,相对误差的绝对值小于6.6%;没有模拟出日降水量的概率分布,但是较好地模拟出了月和年降水量的概率分布;对日、月和年最大降水量的模拟误差较大,表明CLIGEN对极值的模拟精度有待提高。CLIGEN很好地模拟出连续降水的频率,但是连续干旱天数在20 d以内的累积频率的平均相对误差为8.9%;CLIGEN产生的最大降水强度与平均降水强度的比率高于实测数据;相对于实测数据,CLIGEN模拟的降水历时和降水量具有相同的趋势,对小降水量或短历时的模拟结果偏高,对大降水量或长历时的模拟结...

黄土高原水土保持措施对侵蚀土壤发育的效应

水土保持工程及植被措施实施,对土壤形成条件、土壤特征及土壤发育产生一定影响,而侵蚀土壤发育程度是评价土壤质量变化及其生态环境效应的重要基础。研究黄土高原水土保持措施对侵蚀土壤理化性质、发育和功能的影响,可为水土保持综合治理,改善黄土高原生态环境提供依据。评述长期定位试验的方法及以空间代替时间的原理,研究了在实施不同水土保持措施后,土壤基本理化性状的变化特征。结果表明:随着措施实施年限的增加,土壤的水分环境和土壤有机碳含量发生了明显改善,对土壤结构和功能产生了影响。证明水土保持措施对侵蚀土壤的发育有一定促进作用。

黄土区不同土地利用方式坡面土壤含水率的空间变异性研究

为掌握不同土地利用方式下坡面土壤含水率的空间分布特征及其变异规律,利用经典统计学方法对黄土高原水蚀风蚀交错带草地和农地坡面土壤含水率的空间变异性进行了对比研究。结果表明:草地和农地的土壤含水率均值在同一土层深度下差异极显著,但二者在垂直方向、坡长方向的变异程度均为中等变异程度;草地和农地坡面土壤含水率的垂直变化特征不同,前者为降低型,后者在100 cm以上为波动型,以下为稳定型;草地和农地坡面土壤含水率均随坡长的增加呈波浪式变化规律,整体上有增加趋势;将坡面划分为5个坡长或将土层划分为4层以后,草地和农地坡面土壤含水率沿垂直方向、坡长方向的总体变化趋势均没有改变,但由于尺度的扩展获得了一些较大尺度上的水分信息。

云雾山封育草原对表土持水性的影响

应用离心机法测定土壤水分特征,研究黄土高原典型草原带退耕地植被恢复演替过程中土壤持水性能的变化特点及趋势。结果表明:土壤含水量与土壤水吸力之间符合幂函数θ=aSb,参数a的变化随着植被的演替呈增加趋势;由于植被的影响,在同一吸力范围内的土壤含水量不同,植被为顶级长芒草(Stipabungeana)群落时,土壤在各吸力段的含水量最高,坡耕地最低;其它群落土壤含水量随着水吸力的增加变化趋于一致;退耕地植被在演替过程中通过提高土壤有机质含量改善结构,降低容重并增加毛管孔隙度,对土壤的储水和持水性能产生作用。

栽培模式、施氮和品种对冬小麦冠层结构和产量的影响

在黄土高原南部半湿润易旱区土垫旱耕人为土上进行大田试验,研究氮肥、品种和栽培模式对冬小麦叶面积指数(LAI)和透光率(DIFN)及产量的影响。结果表明,小麦生长过程中LAI先增大后减小,在开花期最大,成熟期最小,施氮能够显著增加LAI;DIFN的变化规律与LAI相反。不同品种间LAI和DIFN差异显著。全程覆膜和覆膜150 d的LAI极显著大于常规栽培、集雨面栽培和三密一稀栽培模式,DIFN与此相反;施氮后籽粒产量极显著增加。在不同栽培模式下,以全程覆膜、覆膜150 d和集雨面栽培模式的产量较高,但从维持土壤质量角度考虑,则覆膜150 d和集雨面2种栽培模式优于其它几种栽培模式;从冠层结构特征分析,这2种栽培模式更有利于增加群体光合能力。

栽培模式和花后去叶对小麦产量及其构成的影响

在黄土高原南部半湿润易旱区以土垫旱耕人为土为供试土壤,进行大田试验,研究了不同栽培模式下花后去叶对产量及其构成的影响。结果表明,不同栽培模式对穗粒数、千粒重和籽粒产量的影响差异显著(P<0.05),集雨面栽培下穗粒数最多;全程覆膜、覆膜150 d和集雨面栽培模式千粒重显著高于常规栽培和三密一稀栽培;全程覆膜栽培下籽粒产量最高。去叶处理对穗粒数、千粒重和籽粒产量影响差异显著(P<0.05),各去叶处理穗粒数均大于对照。不同去叶处理千粒重均小于不去叶对照。不同去叶处理籽粒产量大小顺序为去全旗叶>对照>只保留旗叶>去1/2旗叶>去旗叶、倒二叶。去叶处理对穗粒数、千粒重和籽粒产量的影响因栽培模式不同而有差异。

黄土高原子午岭天然柴松林种群结构与动态研究

对黄土高原地区子午岭天然柴松(Pinus tabulaeformisf.shekannesis)林种群的结构和动态进行了研究。结果显示:柴松种群结构呈反J分布型,种群处于增长阶段;种群的密度随径级的增加而降低,种群密度与径级呈现出明显的负相关;4个函数(生存率函数、积累死亡率函数、死亡密度函数、危险率函数)估计值说明种群具有前期增长、后期稳定的特点,其存活曲线介于DeeveyⅡ型和DeeveyⅢ型之间;随时间推移,种群中树和大树数量逐渐增多,种群在20 a后开始大量进入成熟阶段。表明柴松在本研究区内生长更新良好,在无人为干扰条件下,柴松可通过自我调节能力而保持种群的稳定性。

子午岭林区白桦-辽东栎混交林光合生理生态特征研究

对黄土高原子午岭次生林区白桦林、辽东栎林和白桦-辽东栎混交林3种林分的土壤物理特性和叶片光合特性进行了研究。结果表明:(1)白桦-辽东栎混交林地的土壤水分明显改善,其土壤容重最小、土壤孔隙度最大,且均优于纯林,即混交林地有深层次的土壤水分可供利用,并改善了土壤的物理结构;(2)辽东栎林的光合速率和气孔导度最大,其次为白桦-辽东栎混交林,水分利用率(WUE)为混交林白桦>混交林辽东栎>辽东栎林>白桦林;(3)混交林中白桦、辽东栎的Fv/Fm和Fv/Fo值均较大,与纯林差异不显著;白桦林和辽东栎林的qP和NPQ值均大于混交林。

黄土丘陵沟壑区不同恢复方式下植物群落的土壤水分和养分特征

现存不同植物群落的土壤水分和养分特征对有效干预和调控植被恢复有着非常重要的参考价值。在黄土高原丘陵沟壑区的吴旗,对不同恢复方式(封禁下的自然恢复、无管理下的自然恢复、人工造林、人工种草)下的植被样方进行调查与采样,采用典范变量分析,研究了不同植物群落的土壤水分和养分变化特征。结果表明,封禁自然恢复植物群落的土壤水分、有机质、全氮、有效氮、全磷和速效钾含量相对较高;近20年龄及以上的人工林地群落与人工草地群落下的土壤水分和速效磷含量很低;无管理下的自然恢复植物群落、4年龄的沙棘林地群落和农田的土壤水分含量和速效磷含量较高,而土壤有机质、全氮、有效氮、全磷和速效钾含量较低。这些植被群落下的土壤水分含量变化在凋萎湿度和50%田间持水量之间,均处于严重亏缺状态,土壤养分也处于较低的水平。相比之下,人工植被消耗大量的深层土壤水分,特别是20年龄以上的人工林地及人工草地,其200~500cm土层的土壤含水量几乎接近凋萎湿度。综合分析表明,封禁自然恢复是黄土高原丘陵沟壑区植被恢复的有效措施。

黄土高原旱地连续施用锰肥的土壤效应研究

采用连续浸提形态分级方法,研究了连续施用锰肥17 a后锰的土壤化学特性变化。结果表明:经过长期连续施用锰肥,土壤全锰和DTPA-Mn含量增加不多。土壤DTPA-Mn含量随试验时间的延长呈增加趋势,施锰土壤有效锰提高不多,土壤DTPA-Mn含量只增加了0.4~1.7 mg kg-1。土壤中的锰主要以矿物态存在,占土壤全锰含量的比例为87.3%~91.8%。碳酸盐态、氧化锰态和紧结有机态锰占全锰的比例相当,土壤中各形态锰按含量大致呈矿物态>碳酸盐态>氧化锰态>紧结有机态>松结有机态>交换态的顺序。施入土壤的锰肥有91.1%~98.6%进入碳酸盐结合态、氧化锰结合态、紧结有机态和矿物态,只有很少一部分仍留在有效态锰库中。交换态和松结有机态锰对土壤锰的有效性起着主要作用,可以反映土壤锰的供给状况,碳酸盐态和紧结有机态锰不能反映土壤锰的有效性。

黄土高原不同演替阶段草地植被细根垂直分布特征与土壤环境的关系

研究了黄土区不同演替阶段草地植被细根垂直分布特征与土壤环境的关系,结果表明不同演替阶段草地植被细根生物量、根长密度、表面积、直径和比根长均具有明显的垂直分布特征。细根生物量、根长密度和细根表面积一般随土层加深而逐渐减少,且集中分布于0~40cm土层;随着演替的进行,除20a弃耕地外,0~80 cm土层细根生物量、根长密度和细根表面积逐渐增加;除25a弃耕地外,细根直径随演替进行逐渐减小。0~100 cm土层土壤含水量随演替进行而增加,不同演替阶段深层土壤水分较表层稳定。土壤容重的变化趋势为9<4<15<20<25a弃耕地,根系对表层土壤水分和容重的影响较大,而对深层土壤水分与容重影响较少。不同演替阶段细根各参数和土壤水分、容重差异均达到显著水平。各弃耕地细根参数之间,细根参数和土壤环境因子之间存在不同程度的相关关系,土壤含水量在草本植被的不同演替阶段均是影响其细根垂直分布的关键因素。土壤容重在演替早期对草本植被根系的影响较小,随着演替进行其影响作用进一步增强。

免耕和施肥对玉米光合速率的影响

依据在陕西安塞进行的田间试验,研究了黄土丘陵旱农区传统翻耕和免耕及化肥和有机肥对玉米光合速率和气孔导度的影响。结果表明,免耕措施下玉米的光合速率、气孔导度、水分利用效率均高于传统翻耕,气孔导度的日变化与光合速率显著相关。在黄土丘陵区实施免耕既有利于作物对有限降水的高效利用,提高作物产量,也可促进农田系统生产力可持续提高。

大气沉降核素~(7)Be在黄土高原地被物中的分布初探

7Be具有环境微粒示踪价值,在示踪土壤侵蚀研究中有一定的应用,但是有关地被覆盖物对7Be截留吸收的研究目前还相当少,这直接影响了示踪结果的准确性、示踪模型的建立及应用。本文对不同地被物中的7Be含量进行了分析,结果表明:春季末地表不同地被覆盖物中干枯植物的7Be含量最大,半分解物次之,活植物中含量最少。在整个植物生长期内,植物体7Be累积含量呈增长趋势,尤其在秋季增加更为突出;不同植物中7Be含量差异性很大,变异系数达0.6;从总体上看,不同类型植物中7Be的平均含量分布趋势是草本>半灌木及小灌木>种植作物;和其它同类植物种相比,不同作物种中7Be含量的变异系数相对较大,为0.47。